Mes: abril 2018

El transformador eléctrico, su historia.
El primer transformador eléctrico fue construido por Michael Faraday en 1831 cuando se disponía a llevar a cabo los experimentos en los que posteriormente descubriría la inducción electromagnética.
Los elementos que usó fueron dos bobinas enrolladas una sobre la otra . Al variar la corriente que pasaba por una de ellas, cerrando o abriendo el interruptor, el flujo magnético, a través de la segunda bobina variaba y se inducía una corriente eléctrica. Esto es, precisamente, un transformador eléctrico. Pero como suele pasar en estos casos, su descubridor, Michael Faraday, no prestó mayor atención a este hecho ya que eran otras cuestiones las que le interesaban.
Con el pasar de los años, varios fueron los cientificos que llevaron a cabo experimentos con distintas versiones de este primer transformador inventado por Faraday.
Más de 50 años despues, en 1884 los ingenieros húngaros Zipernowsky, Bláthy y Deri, trajadores todos de la compañía Ganz crearon en Budapest el modelo “ZBD” de transformador de corriente alterna además de descubrir la fórmula matemática de los transformadores:

Vs/Vp = Ns/Np

Donde: (Vs) es la tensión en el secundario y (Ns) es el número de espiras en el secundario, (Vp) y (Np) se corresponden al primario.
Fue al querer patentar el invento que surgió por primera vez la palabra transformador para nombrar este aparato.

Zipernowsky

Otto Blathy

Los variadores de velocidad son dispositivos que permiten variar la velocidad y el acoplamiento de los motores asíncronos trifásicos, convirtiendo las magnitudes fijas de frecuencia y tensión de red en magnitudes variables. Generalmente se utilizan en los siguientes casos:
• Dominio de par y la velocidad
• Regulación sin golpes mecánicos en arrancada y parada
• Movimientos complejos, cuando se necesita tener control sobre ciertas variables
• Ahorro energético en aplicaciones de ventilación, bombas de trasiego de agua en la que se adecua la velocidad de los motores a las necesidades del momento.
Tanto arrancadores como variadores de frecuencia consiguen eliminar las sacudidas mecánicas que se producen en los arranques y paradas. Además los variadores ofrecen muchas más posibilidades.
Aplicaciones de los variadores de frecuencia
Los variadores de velocidad se emplean en una amplia gama de aplicaciones industriales, como en ventiladores y equipo de aire acondicionado, equipo de bombeo, bandas y transportadores industriales, elevadores, llenadoras, tornos y fresadoras..
• Cintas transportadoras: Puede regularse la velocidad de producción según el tipo de producto a transportar. También evita golpes al transportar materiales delicados como por ejemplo botellas y envases evitando la caida y rotura de estos.
• Bombas y ventiladores centrífugos para controlar el caudal en sistemas de presión constante y volumen variable. En este caso se obtiene un gran ahorro de energía porque el consumo varía con el cubo de la velocidad, o sea que para la mitad de la velocidad, el consumo es la octava parte de la nominal.
• Bombas de desplazamiento positivo para controlar el caudal y dosificación con precisión, controlando la velocidad.
• Ascensores y elevadores para obtener un arranque y parada suaves y pudiendo obtener diferentes velocidades para aplicaciones distintas.
• Extrusoras: El control de la Velocidad del tornillo de las Extrusoras es uno de los factores clave que afectan la calidad del producto.
• Prensas mecánicas y balancines, se evitan desperdicios de materiales al obtener arranques suaves y mediante velocidades bajas en el inicio de la tarea, se evitan los desperdicios de materiales.
• Máquinas textiles. Para distintos tipos de materiales, inclusive para telas que no tienen un tejido simétrico se pueden obtener velocidades del tipo random para conseguir telas especiales.
• Compresores de aire. Se obtienen arranques suaves y menor consumo de energía en el arranque.
• Bombas de extracción pudiendo adecuar la velocidad de acuerdo a las necesidades del pozo.
Ventajas de utilizar variadores de frecuencia en motores asíncronos
• Instalación y mantenimientos sencillo ya que la conexión del cableado es muy sencilla.
• Auménta la vida útil del motor al permir arranques y frenados suaves, progresivos y sin saltos
• Protege el motor, puede detectar y controlar la falta de fase a la entrada y salida del equipo
• Limita la corriente de arranque
• Permite el control de rampas de aceleración y deceleración regulables en el tiempo
• Puede controlarse a través de un PLC
• Se consigue un importante ahorro de energía en algunas aplicaciones
• Se obtiene un mayor rendimiento del motor
• Permite ver y controlar las variables

Aclaramos que los reguladores, actúan sobre el voltaje, por lo que no son reguladores de corriente.
A parte de las diferentes tecnologías, dos son los parámetros que mejor definen un regulador: su potencia y su precisión:
• Potencia máxima: es el máximo valor de potencia que pueden consumir los equipos que se conectan al regulador. Dependiendo de la tecnología del regulador, es posible que podamos sobrepasar puntualmente este valor. En todo caso, la potencia real sostenida de los equipos conectados deberá ser menor que este valor.
• Precisión: es la exactitud con la que se estabiliza el voltaje de salida. Suele expresarse en tanto por ciento (+-5%), de modo que cuanto menor es el porcentaje, mejor será la aproximación de la tensión de salida al valor nominal.
TIPOS COMERCIALES DE REGULADORES DE VOLTAJE
No todos los reguladores de voltaje funcionan de la misma manera. Según su tecnología, sus características principales son diferentes:
• Reguladores electrónicos o AVR (Automatic Voltage Regulator). Se basan en el empleo de un autotransformador con varios puntos de trabajo entre los que se conmuta según sea el voltaje de entrada. Habitualmente tienen tres modos de trabajo: normal (la tensión de salida es la misma que la de la entrada), boost (cuando la tensión de entrada es baja, se aumenta la tensión de salida) y buck (cuando la tensión de entrada es alta, se reduce la tensión de salida). Son los más económicos y su precisión es baja; típicamente en torno al 10-12%. Sus tiempos de respuesta son rápidos (menos de 20ms) y al usar un autotransformador incorporan el beneficio añadido de filtrar los ruidos de media y alta frecuencia, así como recortar los picos transitorios de sobretensión.
• Reguladores electromecánicos. Se basan en el empleo de un autotransformador de variación continua sobre el que se posiciona una escobilla accionada por un servomotor. Su precisión es mucho mayor que la de un regulador electrónico, siendo su valor típico inferior al 4%. Su velocidad de respuesta es más lenta y depende de la velocidad del servomotor, que responderá más rápido a variaciones pequeñas y con mayor lentitud a variaciones grandes en la tensión de entrada. Al igual que los reguladores electrónicos, filtran ruidos y recortan picos transitorios.
• Reguladores de estado sólido. A diferencia de sus primos los reguladores electrónicos, emplean TRIAC para realizar las conmutaciones y suelen emplear un número mayor de puntos de trabajo. Al no emplear partes móviles son más fiables, aunque menos robustos cuando se excede su potencia máxima.
• Reguladores ferrorresonantes (resonantes). Emplean un transformador de saturación como medio para regular el voltaje. Gracias a la propiedad de saturación magnética, estos reguladores se basan en un circuito resonante que produce un voltaje medio de salida muy constante. Este tipo de reguladores son muy interesantes gracias a que no disponen de componentes activos ni partes móviles. Son los más robustos y precisos. Proporcionan además un aislamiento galvánico entre la entrada y la salida. Además de un mayor costo, sus principales inconvenientes radican en su tamaño, emisión de un zumbido audible y gran disipación de calor. Su eficiencia oscila en torno al 90% cuando se emplean con cargas altas, pero puede llegar a ser inferior al 60% con cargas bajas. Por las citadas características, son más propios de entornos industriales que de hogares u oficinas.
USOS DE LOS LOS REGULADORES DE VOLTAJE
Cuando se trata de proteger equipos sensibles o caros, la mejor opción suelen ser los REGULADORES más precisos. Si estos equipos son industriales y tienen grandes demandas de energía, buscaremos la máxima robustez. Si por el contrario hablamos de equipos domésticos no especialmente sensibles, será adecuado optar por una opción más económica.
Veamos algunos ejemplos:
• Los reguladores electrónicos o AVR tendrán sentido para proteger equipos poco delicados y que no generen grandes demandas de energía. En general, cualquier aparato eléctrico o electrónico del hogar que no supere la potencia máxima se podrá proteger con un regulador de este tipo. Por ejemplo, televisores y equipos de audio, pequeños electrodomésticos, calderas, pequeñas bombas, etc.
• Los reguladores electromecánicos tendrán sentido para proteger equipos más delicados o aquellos que generen grandes demandas de energía. En general, cualquier aparato eléctrico o electrónico del hogar que no supere la potencia máxima, pero también equipos industriales, bombas o motores. Este tipo de reguladores son también adecuados para su empleo a la salida de generadores o grupos electrógenos que no estén regulados.
En el entorno informático, los reguladores de voltaje son adecuados para proteger los periféricos menos críticos y especialmente las impresoras láser. No son aptos para proteger ordenadores o servidores, porque al no disponer de baterías no pueden garantizar la continuidad eléctrica en caso de un fallo total en el suministro.